摘 要：平煤股份先鋒礦井底煤倉(cāng)及上下硐室位置處在二1、二、二層煤之間且在構(gòu)造帶附近，受構(gòu)造區(qū)域應(yīng)力集中和應(yīng)力分布不均及下部開(kāi)采一4煤層影響，煤倉(cāng)及上下硐室發(fā)生損壞或嚴(yán)重變形，影響礦井安全生產(chǎn)。分析調(diào)查后，針對(duì)不同位置分別采取安裝井圈，安設(shè)承重梁，錨網(wǎng)索棚聯(lián)合支護(hù)，澆筑混凝土等綜合加固技術(shù)。通過(guò)采取合理的施工順序及措施，快速安全地完成全部工程，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
　　關(guān)鍵詞：井底煤倉(cāng)及硐室擴(kuò)修加固設(shè)計(jì) 聯(lián)合支護(hù) 井圈加固 施工順序
　　中圖分類號(hào)：TD82文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-3791（2012）09（a）-0056-03
　　平煤股份先鋒礦井底煤倉(cāng)及上下硐室始建于1998年，由于煤倉(cāng)及硐室處在二1、二、二煤層之間，且煤倉(cāng)附近有一落差4.5m的正斷層，再加上受附近小煤礦開(kāi)采下部一4煤層的采動(dòng)影響，致使煤倉(cāng)上下硐室出現(xiàn)嚴(yán)重變形或墻體損壞，煤倉(cāng)局部段倉(cāng)壁脫落，壁后圍巖片落形成凹陷，危及安全使用，需要對(duì)煤倉(cāng)及上下硐室進(jìn)行擴(kuò)修加固。為此，2011年6月對(duì)煤倉(cāng)及上下硐室的破壞狀況進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)勘驗(yàn)，并提出了擴(kuò)修加固設(shè)計(jì)及安全施工方案。
　　1 煤倉(cāng)及硐室破壞情況
　　煤倉(cāng)及硐室破壞情況：（1）上硐室：硐室原設(shè)計(jì)為矩形斷面，硐室全長(zhǎng)6.0m，凈寬4.5m，凈高2.8m，料石砌墻，厚度0.4m，上棚11#工字鋼棚梁，棚距0.6m。破壞情況：兩側(cè)料石墻擠出，墻體中間水平方向開(kāi)裂一貫通縫，其余多處料石縫開(kāi)裂，工字鋼梁向下彎曲嚴(yán)重，硐室底板鼓起0.5～0.8m。（2）下硐室：原設(shè)計(jì)硐室為半圓拱斷面，硐室全長(zhǎng)5.5m凈寬3.2m，凈高2.8m，用澆筑混凝土，壁厚0.4m。破壞情況：兩側(cè)混凝土墻體已多處開(kāi)裂，部分脫皮，受側(cè)壓影響兩側(cè)墻體擠出，下部向內(nèi)彎曲變窄，下寬變?yōu)?.8m。（3）煤倉(cāng)：原設(shè)計(jì)煤倉(cāng)為圓形斷面，凈直徑3.5m，錐體高度2.0m，直墻高度14.2m，壁厚0.4m，全部用混凝土澆筑，倉(cāng)容130m3。破壞情況：煤倉(cāng)整體已變成近似橢圓形，倉(cāng)口變小，混凝倉(cāng)壁多處開(kāi)裂，西北側(cè)倉(cāng)口以下3～6m段倉(cāng)壁已脫落，壁后圍巖片落深度達(dá)0.5～1.2m，寬1.5～2.2m；東南側(cè)倉(cāng)口以下8～11.5m段倉(cāng)壁脫落，壁后圍巖片落深度達(dá)0.6～1.5m，寬1.8～2.5m；錐體混凝土磨損變薄與直壁結(jié)合處開(kāi)裂。倉(cāng)壁掛煤后實(shí)際倉(cāng)容只有60m3左右（圖1）。
　　2 破壞原因分析
　　根據(jù)煤倉(cāng)及上下硐室破壞狀況、所處巖層和現(xiàn)場(chǎng)勘驗(yàn)情況分析其破壞原因：（1）煤倉(cāng)及硐室所處位置不當(dāng)（正處在二1、二、二煤層之間，且北側(cè)不足5m處有一落差4.5m的正斷層），該區(qū)域應(yīng)力集中且分布不均。（2）小煤礦在下部開(kāi)采一4煤層越界進(jìn)入保護(hù)煤柱，導(dǎo)致斷層滑移所致。（3）二1煤層底板巖石易于鼓脹，遇水時(shí)更加嚴(yán)重，受長(zhǎng)期灑水降塵及沖刷倉(cāng)壁的影響，造成上硐室底板鼓脹嚴(yán)重，煤倉(cāng)圍巖側(cè)壓增大。（4）支護(hù)設(shè)計(jì)不合理，上硐室用料石砌墻不利于抗側(cè)壓，11#工字鋼梁抗壓抗彎強(qiáng)度不夠，設(shè)計(jì)煤倉(cāng)及下硐室支護(hù)沒(méi)有充分考慮圍巖鼓脹和構(gòu)造應(yīng)力對(duì)硐室的影響，支護(hù)強(qiáng)度不夠。
　　3 煤倉(cāng)及硐室擴(kuò)修加固設(shè)計(jì)
　　考慮到礦井發(fā)展的需要，原煤倉(cāng)倉(cāng)容及上下硐室規(guī)格明顯太小，已制約礦井生產(chǎn)，為此，決定將煤倉(cāng)及上下硐室擴(kuò)修和加固一并進(jìn)行，在符合《煤礦安全規(guī)程》相關(guān)規(guī)定，確保安全使用的前提下，根據(jù)實(shí)際情況，確定了擴(kuò)修加固工作內(nèi)容：（1）擴(kuò)大煤倉(cāng)上硐室斷面，改變支護(hù)，底板鋪混凝土阻止水滲入底板巖石。（2）擴(kuò)大煤倉(cāng)下硐室斷面，架設(shè)U29型鋼棚子，拱頂部加裝承重梁將煤倉(cāng)重量大部分分擔(dān)到下硐室壁后圍巖，用混凝土整體澆筑硐室及與煤倉(cāng)連接處。（3）擴(kuò)大煤倉(cāng)直徑，采用錨桿、錨網(wǎng)加固圍巖，用混凝土澆筑倉(cāng)壁，內(nèi)置井圈加固。
　　3.1 上硐室擴(kuò)修加固設(shè)計(jì)
　　硐室擴(kuò)大為半圓拱斷面，硐室全長(zhǎng)8.5m，毛寬7.5m，毛高4.8m，采用錨網(wǎng)、錨索和U29型鋼棚子聯(lián)合支護(hù)。錨桿采用Ф20mm×2500mm螺紋鋼樹(shù)脂錨桿，間排距為700mm，每根樹(shù)脂藥卷用量2卷，單根錨固力不小于100kN。金屬網(wǎng)采用Ф4mm×40mm×40mm網(wǎng)格的冷拔絲鋼筋網(wǎng)，規(guī)格2500mm×800mm。拱部打三排錨索，間排距1800×3000mm，錨索規(guī)格Ф17.8mm×8000mm，每根錨索使用6卷樹(shù)脂錨固劑，托盤使用不小于400mm×400mm×10mm的鋼板托盤。內(nèi)套U29型鋼棚子（5段U29鋼搭接，搭接長(zhǎng)度500mm，4道卡子），棚距700mm。最后用噴射混凝土封平，煤倉(cāng)口以外硐室底板鋪厚200mm混凝土。施工后硐室全長(zhǎng)8.0m，凈寬7.0m，凈高4.55m（圖2）。
　　3.2 下硐室擴(kuò)修加固設(shè)計(jì)
　　硐室擴(kuò)大為半圓拱斷面，硐室全長(zhǎng)7.5m，毛寬5.5m，毛高3.6m，采用U29型鋼棚子和澆筑混凝土聯(lián)合支護(hù)。U29型鋼棚子凈寬4.8m，凈高3.4m，棚距0.5m，共13架，用混凝土將U29型鋼棚子和壁后一起澆筑，混凝土全厚0.5m，U29型鋼棚子內(nèi)面150mm厚混凝土保護(hù)層。與U29型鋼棚子拱頂齊平在每架棚間平放一根承重梁，并與硐室頂部澆筑在一起，承重梁采用I20b工字鋼，長(zhǎng)度6.5m，共12根。硐室底板鋪厚200mm混凝土。施工后硐室全長(zhǎng)6.5m，凈寬4.5m，凈高3.2m（圖3）。
　　3.3 煤倉(cāng)擴(kuò)修加固設(shè)計(jì)
　　破除原有煤倉(cāng)壁，設(shè)計(jì)擴(kuò)大煤倉(cāng)毛直徑至6.3m，采用錨網(wǎng)+井圈+混凝土聯(lián)合支護(hù)。錨桿采用Ф20mm×2500mm螺紋鋼樹(shù)脂錨桿，間排距為700mm，每根樹(shù)脂藥卷用量2卷，單根錨固力不小于100kN。金屬網(wǎng)采用Ф4mm×40mm×40mm網(wǎng)格的冷拔絲鋼筋網(wǎng)，規(guī)格2500mm×800mm。井圈內(nèi)徑5.8m，采用6節(jié)U29型鋼加工，每節(jié)兩端焊接250mm×250mm×10mm四角帶螺栓孔鋼板，現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)用Ф20mm螺栓對(duì)接，井圈上下間距1.0m，自煤倉(cāng)錐體與直墻體結(jié)合處開(kāi)始向上至倉(cāng)口共13道。用混凝土澆筑倉(cāng)壁，厚度0.4m，強(qiáng)度不低于C30，將井圈澆筑壁內(nèi)，井圈內(nèi)側(cè)混凝土保護(hù)層150mm。澆筑后煤倉(cāng)直徑5.5m，錐體高度3.2m，直墻體高度12.6m，倉(cāng)容350m3（圖4）。
　　4 施工順序
　　利用現(xiàn)有煤倉(cāng)及井底車場(chǎng)出矸系統(tǒng)，按設(shè)計(jì)要求施工，施工順序?yàn)椋海?）擴(kuò)修上硐室，硐室全部錨桿、錨網(wǎng)、錨索支護(hù)后，由外向內(nèi)逐架套U29型鋼棚子，之后用噴射混凝土封平。（2）由煤倉(cāng)上口向下逐段擴(kuò)大倉(cāng)壁并及時(shí)錨網(wǎng)支護(hù)，直至下硐室頂部。（3）由西向東按毛斷面逐棚擴(kuò)修下硐室，架設(shè)U29型鋼棚子，用圓木和木板將棚后臨時(shí)剎背。（4）下硐室澆筑混凝土，澆筑時(shí)應(yīng)硐室全長(zhǎng)兩側(cè)對(duì)稱澆筑，由下向上逐段（每段高不大于0.5m以利于振搗，保證澆筑質(zhì)量）拆除圓木和木板后澆筑混凝土，直至拱部。（5）下硐室底板鋪設(shè)混凝土。（6）按設(shè)計(jì)要求在拱部安放承重梁及瑣扣框，并將拱部澆筑完成。（7）澆筑煤倉(cāng)錐體部分（錐體四周由于安放承重梁和瑣扣框架需要多開(kāi)挖的空間應(yīng)首先使用料石與水泥砂漿充實(shí)）。（8）由下向上逐段澆筑倉(cāng)體直墻部分，段高1.0m，每段立模板前應(yīng)首先安裝好井圈。（9）按設(shè)計(jì)使用加工好的11#工字鋼和厚5mm鐵板封閉倉(cāng)口，留設(shè)澆煤孔，安裝篦子。（10）上硐室底板加固后鋪設(shè)混凝土。
　　5 結(jié)語(yǔ)
　　井底煤倉(cāng)及上下硐室采用上述綜合擴(kuò)修加固設(shè)計(jì)，使煤倉(cāng)的倉(cāng)容由原來(lái)的60m3擴(kuò)大到350m3，徹底解決了由于頻繁倉(cāng)滿制約生產(chǎn)的問(wèn)題，下硐室擴(kuò)寬使得接煤點(diǎn)處車場(chǎng)由單軌道變?yōu)殡p軌道，通車能力提高50%以上。支護(hù)設(shè)計(jì)中由于充分考慮到構(gòu)造應(yīng)力集中且不均勻和圍巖膨脹對(duì)煤倉(cāng)及硐室的影響，采用特殊加固設(shè)計(jì)從而使支護(hù)強(qiáng)度能夠有效抵抗外來(lái)壓力。煤倉(cāng)及硐室施工后至今，未出現(xiàn)變形破壞現(xiàn)象，支護(hù)效果良